Sistemi di riscaldamento ATEX — dalla progettazione all'operazione
Selezionare un prodotto con marcatura Ex è il punto di partenza — non il traguardo.
La maggior parte dei guasti di riscaldamento ATEX non è causata dall'elemento riscaldante stesso — ma da un progetto di sistema errato, un'architettura di controllo o un'installazione scorretti.
Un sistema di riscaldamento ATEX non è un sistema di riscaldamento standard con un'etichetta diversa. La classificazione della zona impone vincoli diretti alla temperatura superficiale dell'elemento, alla ridondanza di controllo e allo stato di certificazione di ogni componente elettrico entro il confine di zona. Soddisfare quei vincoli inizia con la comprensione dei requisiti di processo e il lavoro sistematico sui parametri di classificazione — non selezionando da un catalogo e spuntando la casella ATEX alla fine.
Il risultato di un sistema di riscaldamento ATEX correttamente progettato è un'unità che eroga la temperatura di processo richiesta in modo affidabile, entro il limite di classe T in tutte le condizioni operative, con un'architettura di controllo che si guasta in sicurezza, e con documentazione che supporta un'installazione conforme.
Tipi di prodotti di riscaldamento con classificazione ATEX
Le stesse categorie di prodotti utilizzati in ambienti non classificati sono disponibili in versioni ATEX — con differenze nella costruzione dell'elemento, densità di potenza, architettura di controllo e configurazioni disponibili.
- Riscaldatori per fusti (fascetta e camicia). I riscaldatori a fascetta avvolgono l'esterno di un fusto da 200 litri; i riscaldatori a camicia racchiudono una sezione più ampia della parete del fusto. Nelle versioni ATEX, la densità di potenza dell'elemento è ridotta rispetto agli equivalenti standard per mantenere la conformità alla classe T sulla superficie dell'elemento. Le versioni Zona 1 (categoria 2) sono disponibili in una gamma più ristretta di configurazioni standard rispetto agli equivalenti di Zona 2. Le potenze e le dimensioni dei fusti personalizzate per Zona 1 richiedono il coinvolgimento di un organismo notificato nella certificazione.
- Riscaldatori IBC. Riscaldatori a coperta che avvolgono contenitori intermedi (tipicamente 1000 litri). Vincoli di classe T simili ai riscaldatori per fusti, con la considerazione aggiuntiva che la maggiore area superficiale e la minore densità di potenza di un riscaldatore IBC forniscono tipicamente più margine sulla classe T rispetto a un riscaldatore a fascetta equivalente.
- Riscaldatori a immersione. Elementi a flangia o a vite che riscaldano il mezzo direttamente dall'interno del recipiente. La conformità alla classe T nei riscaldatori a immersione dipende fortemente dal mantenimento di un contatto adeguato con il mezzo — un elemento parzialmente esposto in un recipiente con basso livello può superare i limiti di classe T a piena potenza. La protezione dal funzionamento a secco è parte integrante della progettazione dei riscaldatori a immersione ATEX.
- Cavi di riscaldamento a nastro. Cavi autoriscaldanti o a potenza costante per protezione antigelo delle tubazioni, mantenimento della viscosità e mantenimento della temperatura di processo in aree classificate. I cavi autoriscaldanti sono intrinsecamente più gestibili dal punto di vista della classe T — la loro uscita diminuisce all'aumentare della temperatura. I cavi a potenza costante richiedono una verifica della classe T più attenta in condizioni di caso peggiore.
- Assiemi di tubi flessibili riscaldati. Tubi flessibili con elemento riscaldante integrato per il trasferimento di mezzi viscosi o sensibili alla temperatura. I tubi riscaldati con classificazione ATEX sono utilizzati dove la linea di trasferimento passa attraverso o è ubicata all'interno di una zona classificata. L'elemento riscaldante, i raccordi e i componenti di controllo devono tutti portare la certificazione appropriata.
- Sistemi personalizzati e su misura. Recipienti non standard, geometrie insolite, requisiti di potenza molto elevati con vincoli di classe T stretti, o sistemi integrati di riscaldamento e trasferimento. Progettati da zero contro la classificazione della zona, i dati delle sostanze e i requisiti di processo dell'installazione specifica.
Il processo di progettazione per un sistema di riscaldamento ATEX
Un processo di progettazione correttamente sequenziato risolve i parametri di classificazione prima di selezionare qualsiasi prodotto. Gli input richiesti sono:
- Disegno di classificazione della zona. Definisce i confini di zona, le categorie di apparecchiature richieste e le sostanze presenti. La selezione delle apparecchiature segue il disegno — non il contrario.
- Dati delle sostanze. Temperature di autoaccensione e gruppi di gas di tutte le sostanze che possono essere presenti nella zona. La sostanza più restrittiva governa la selezione di classe T e gruppo di gas.
- Requisiti di processo. Temperatura del mezzo richiesta, volume, tipo e geometria del recipiente, condizioni ambientali, ciclo di lavoro. Questi determinano la potenza di riscaldamento necessaria e la geometria dell'elemento necessaria per erogare quella potenza entro il vincolo di classe T.
- Architettura di controllo. Regolatore primario del setpoint e interruttore di sicurezza indipendente, entrambi posizionati rispetto ai confini di zona. Tipo a ripristino manuale richiesto. Circuiti di sensori con sicurezza intrinseca dove i sensori sono nella zona.
Con questi input confermati, è possibile calcolare la geometria dell'elemento: area totale necessaria per erogare la potenza di riscaldamento a una densità di potenza che mantiene la superficie dell'elemento sotto il limite di classe T in condizioni di caso peggiore. Questo calcolo è specifico per l'installazione — non può essere sostituito selezionando un prodotto standard classificato per la classe T corretta senza verificare che la geometria dell'elemento del prodotto standard corrisponda ai requisiti di densità di potenza dell'installazione reale.
Il percorso di certificazione viene determinato in parallelo: i sistemi di categoria 3 (Zona 2) possono essere certificati dal produttore attraverso il percorso della dichiarazione di conformità. I sistemi di categoria 2 (Zona 1) — in particolare le configurazioni personalizzate — richiedono il coinvolgimento di un organismo notificato, che deve essere pianificato nel programma del progetto fin dall'inizio.
Progettiamo sistemi di riscaldamento ATEX in base alla classificazione della zona, ai dati delle sostanze e ai requisiti di processo — non adattando prodotti standard da catalogo.
Requisiti dell'architettura di controllo
Le installazioni di riscaldamento ATEX richiedono due dispositivi indipendenti di limitazione della temperatura in serie — non un singolo regolatore con allarme di alta temperatura. Il dispositivo secondario deve essere di tipo a ripristino manuale: una volta che scatta, il riscaldamento non può riprendere senza un intervento umano deliberato.
Il dispositivo primario mantiene il setpoint operativo. Un regolatore PID è standard. L'interruttore di sicurezza secondario è impostato sopra il setpoint operativo ma sotto il limite di superficie di classe T. Il suo scopo è garantire che un superamento della temperatura venga investigato prima che il sistema torni in servizio — non corretto silenziosamente in modo automatico.
Entrambi i dispositivi devono essere posizionati e certificati in modo appropriato per la loro posizione rispetto al confine di zona. Se sono ubicati all'interno della zona classificata, devono portare la certificazione ATEX per quella zona. Se sono ubicati fuori dalla zona — l'arrangiamento preferito nella maggior parte delle installazioni — non è richiesta la classificazione ATEX per le custodie del regolatore o dell'interruttore. I cavi dei sensori che entrano nella zona richiedono trattamento con circuito intrinsecamente sicuro: circuiti Ex ia con barriere di sicurezza certificate o isolatori galvanici sul lato sicuro del confine di zona.
La condizione fail-safe deve essere verificata: se il regolatore primario si guasta in stato di richiesta di calore, l'elemento riceverà potenza completa continua. La progettazione dell'elemento deve garantire che la temperatura superficiale in questa condizione non possa raggiungere il limite di classe T. Questo viene verificato come parte della progettazione dell'elemento — non assunto.
Installazione, messa in servizio e documentazione
Un sistema di riscaldamento ATEX lascia il produttore con la certificazione dell'apparecchiatura in ordine. La conformità dell'installazione dipende da ciò che accade in seguito.
L'installazione deve seguire IEC 60079-14 — la norma per le installazioni elettriche in atmosfere esplosive. Questa norma disciplina il percorso dei cavi, i passaggi dei confini di zona, le specifiche dei pressacavi, i requisiti di ingresso nelle custodie, la messa a terra e il collegamento equipotenziale, e la documentazione. Ogni deviazione dal disegno di zona deve essere valutata prima che l'installazione proceda.
I pressacavi sono un punto di guasto costante. Una custodia Ex d dotata di un pressacavi standard non classificato non è più conforme a Ex d indipendentemente dalla certificazione della custodia. I pressacavi devono essere certificati per il concetto di protezione della custodia che servono, e devono essere correttamente serrati. Questo si applica a ogni ingresso nel confine di zona dell'installazione — cavi di alimentazione, cavi di sensore e qualsiasi altra penetrazione.
Al momento della messa in servizio, il setpoint dell'interruttore di sicurezza deve essere verificato rispetto alle condizioni operative reali, non solo rispetto al setpoint nominale. La funzione di ripristino manuale deve essere testata. La segregazione del circuito con sicurezza intrinseca deve essere fisicamente confermata. Questi controlli fanno parte del registro di ispezione iniziale richiesto dalla IEC 60079-14 e devono essere conservati come parte della documentazione di installazione.
Risorse correlate
Sistemi di riscaldamento ATEX — progettati e costruiti internamente
HeatXperts progetta e produce elementi riscaldanti certificati ATEX e sistemi di riscaldamento integrati per Zona 1 e Zona 2. La geometria dell'elemento, la densità di potenza, l'architettura di controllo e il percorso di certificazione vengono determinati nella fase di progettazione, basandosi sulla classificazione della zona, sui dati delle sostanze e sui requisiti di processo di ciascuna installazione.
Ogni sistema viene consegnato con la documentazione di certificazione richiesta dall'installazione — inclusi i certificati dei componenti, le dichiarazioni di conformità e la documentazione a livello di sistema con riferimento al disegno di zona del sito.
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